PT1345711E - Método e máquina de conformação para deformar uma peça de trabalho oca - Google Patents

Description

ΕΡ 1 345 711/PT

DESCRIÇÃO "Método e máquina de conformação para deformar uma peça de trabalho oca" 0 invento refere-se a um método para a deformação de uma peça de trabalho oca tendo pelo menos uma extremidade aberta, em que a peça de trabalho é presa num dispositivo de prender, é colocada pelo menos uma ferramenta de conformação em contacto com uma parede da peça de trabalho, a peça de trabalho e a dita ferramenta de conformação são rodadas uma em relação à outra em torno de um eixo e a peça de trabalho é deformada por meio da ferramenta de conformação. Além disso o invento refere-se a uma máquina de conformação em conformidade com o preâmbulo da reivindicação 9, por meio da qual uma peça de trabalho oca tendo pelo menos uma extremidade aberta pode ser deformada e a uma unidade de conversor catalítico para um veículo.

Um tal método e máquina de conformação são conhecidos, por exemplo, a partir do pedido de Patente Europeia EP 0 916 428. 0 dito pedido de patente descreve uma máquina de conformação que compreende uma cabeça de conformação incluindo um número de rolos, por meio dos quais é reduzido o diâmetro de uma extremidade de um elemento de metal cilíndrico circular e em aditamento a dita extremidade é dobrada com um ângulo.

Para este fim, o cilindro de metal é apertado e a cabeça de conformação é rodada em torno de um eixo de rotação, após o que a dita extremidade é deformada ao pressionar os rolos na direcção radial (em relação ao dito eixo de rotação) contra o exterior do cilindro de metal e movendo-os ao longo do dito lado externo um número de ciclos enquanto diminui a distância radial entre os rolos e o eixo de rotação com cada ciclo, como resultado disto é obtida uma redução do diâmetro. Uma vez que o eixo de rotação se prolonga num ângulo com o eixo central do cilindro de metal, a extremidade do cilindro não só é reduzida como resultado do movimento na direcção radial dos rolos, mas em aditamento a dita extremidade também irá ficar posicionada num ângulo. Devido à utilização dos 2 ΕΡ 1 345 711/ΡΤ ciclos mencionados acima, a peça de trabalho assume a forma do produto final passo a passo. 0 documento EP 0 916 426 descreve um método e máquina de conformação comparáveis, na qual o eixo de rotação está desviado do eixo central do cilindro de metal de um modo excêntrico. Deste modo é obtido um produto em que o eixo central da parte deformada está igualmente desviado do eixo central da parte não deformada do cilindro de metal. 0 presente método e aparelho podem ser utilizados por exemplo, na produção dos alojamentos dos conversores catalíticos que fazem parte do sistema de escape dos veículos, tais como veículos de passageiros. 0 diâmetro de tais conversores catalíticos é maior do que o diâmetro dos tubos do sistema de escape do qual fazem parte e estão posicionados de preferência perto do bloco do motor a fim de alcançarem a sua temperatura de funcionamento o mais rápido possível após o motor ter arrancado e a fim de manterem essa temperatura o melhor possível. Uma primeira consequência disto é que o diâmetro das ligações de ambos os lados do alojamento de conversor catalítico tem de ser reduzido, a fim de se obter uma ligação adequada com o resto do sistema de escape, por outro lado as ditas ligações muitas vezes necessitam ter uma forma complicada a fim de se poder posicioná-las optimamente em relação ao bloco do motor.

Os métodos e máquinas de conformação conhecidos mencionados acima para o fabrico de peças de trabalho tendo pelo menos uma extremidade deformada permitem apenas operações circulares, o que é inadequado, considerando as formas cada vez mais complexas que os desenhistas requerem. E um objecto do presente invento pelo menos aperfeiçoar a liberdade de concepção no que diz respeito à forma. que a A fim de alcançar esse objectivo, o método como descrito no primeiro parágrafo é caracterizado por a ferramenta se poder mover para trás e para a frente em relação ao eixo durante pelo menos parte da operação de deformação, de preferência na direcção radial e substancialmente de uma maneira em translação, a uma frequência que é 3 ΕΡ 1 345 711/ΡΤ substancialmente igual a ou um múltiplo da frequência da rotação da parte deformada, ou da parte a ser deformada, da peça de trabalho em torno do eixo mencionado acima. 0 controlo da máquina de conformação de acordo com o invento é disposto consequentemente.

Como irá ser explicado em maior detalhe no exemplo abaixo, é possível desta maneira realizar formas muito mais complexas, tais como formas ovais, triangulares ou poligonais ou formas derivadas das mesmas. Em aditamento, é possível deformar a peça de trabalho de uma tal maneira que o eixo central da parte deformada da peça de trabalho esteja posicionado num ângulo ou de um modo excêntrico em relação à parte não deformada, enquanto também é possível posicionar um inserto na extremidade aberta da peça de trabalho antes ou durante a operação. Um tal inserto pode funcionar para facilitar ou permitir uma operação particular e/ou pode ser uma parte do produto final.

De preferência, a peça de trabalho é rodada enquanto a ferramenta sofre translação, movimento de translação durante o qual a ferramenta permanece estacionária no sentido de rotação. Isto torna possível realizar a operação de deformação de uma maneira relativamente simples, possivelmente de um modo total ou parcial por meio de equipamento e ferramentas existentes. 0 invento irá agora ser explicado em maior detalhe com referência às figuras em anexo, as quais mostram um número de concretizações do método e da máquina de conformação de acordo o presente invento. A fig. 1 é uma vista de cima esquemática de uma primeira máquina de conformação de acordo com o presente invento, compreendendo duas ferramentas e uma bucha que pode rodar.

As figs. 2a - 3c mostram em alçado lateral vários passos de processamento do método de acordo com o invento que são realizados com a máquina de conformação de acordo com a fig. 1. 4 ΕΡ 1 345 711/ΡΤ A fig. 4 é uma vista de cima em corte parcial de um passo de processamento de um conversor catalítico. A fig. 5 é uma vista em corte transversal de uma unidade de conversor catalítico acabada. A fig. 6 é uma vista de cima esquemática de uma segunda máquina de conformação de acordo com o presente invento, compreendendo três ferramentas e uma bucha que pode rodar.

As figs. 7a a 7c mostram em alçado lateral vários passos de processamento do método de acordo com o invento que são realizados com a máquina de conformação de acordo com a fig. 6 .

Enquanto as partes forem idênticas nas várias concretizações ou realizem a mesma função, estas partes irão ser consistentemente indicadas pelo mesmo número.

As figs. 1 e 2 mostram uma máquina de conformação 1 que compreende uma bucha 2 para prender uma peça de trabalho, tal como o cilindro de metal 3 já deformado ilustrado. A bucha 2 pode ser rodada em torno de um eixo imaginário 5, por exemplo, por meio de um motor eléctrico presente no interior do alojamento 4. Está disposta de ambos os lados da peça de trabalho 3 uma ferramenta de conformação, tal como um rolo de conformação 6, β', o qual está montado de maneira a rodar sobre um respectivo suporte 7, 7', que está encaixado numa corrediça superior 8 num alojamento 9. A corrediça superior 8, e assim o rolo de conformação 6, podem ser movidos para trás e para a frente sobre uma guia, por exemplo, por meio de um servomotor hidráulico, numa direcção que se prolonga num ângulo de por exemplo 45 - 90° com o eixo 5, cuja direcção irá ser chamada de aqui em diante de direcção Y. O alojamento 9 está montado sobre uma corrediça inferior 10 (ver fig. 2), a qual compreende foles 11 e que está montada sobre uma guia 12, que por sua vez faz parte de um assento de máquina 13. A corrediça inferior 10 pode ser movida para trás e para a frente sobre a dita guia 12, novamente por meio de um servomotor hidráulico, por exemplo, numa direcção que se prolonga perpendicularmente à direcção de movimento da 5 ΕΡ 1 345 711/ΡΤ corrediça superior 8, cuja direcção irá ser chamada de aqui em diante de direcção X.

Em vez de utilizar a disposição ilustrada, também é possível posicionar o alojamento de maneira a que seja capaz de movimento de translação na direcção X. Nesse caso, as ferramentas de conformação podem permanecer estacionárias nesta direcção. Para mais detalhes acerca de uma montagem adequada de um rolo de conformação e da corrediça associada e meios de accionamento, é feita referência ao pedido de patente Europeia EP 0 125 720.

Com o funcionamento que é mostrado nas figs. 2a - 2c, está montado um cilindro de metal oco 3 que tem uma forma de secção oval. Este cilindro oval 3 é rodado a uma velocidade adequada com os rolos de conformação 6, 6' a serem pressionados contra a sua parede externa. Os rolos de conformação 6, 6' são controlados de maneira a sofrerem translação para trás e para a frente na direcção Y a uma frequência que é duas vezes mais elevada do que a frequência da rotação do cilindro oval 3. As posições extremas deste movimento são determinadas pelos raios mais curtos e mais compridos RI e R2, respectivamente, da circunferência externa do cilindro oval 3. A aceleração dos rolos de conformação 6, 6' é ajustada de modo que inicialmente os rolos de conformação 6, 6' sigam meramente a parede externa da peça de trabalho. A seguir a isso, os rolos de conformação 6, 6' e o cilindro oval 3 podem ser movidos em relação um ao outro na direcção X, por exemplo, de uma maneira que os rolos de conformação 6, 6' sejam inicialmente espaçados alguma distância da extremidade da peça de trabalho 3 e em seguida se movam em direcção a esta extremidade. Durante este movimento, a parte em questão da peça de trabalho pode ser deformada ao ajustar o movimento de translação alternativo dos rolos de conformação 6, 6'.

Em relação à forma que é mostrada na fig. 2b, isto significa que as duas posições extremas do movimento de cada um dos rolos de conformação 6, 6' se movam cada vez mais em direcção ao eixo 5. Se tiver de ser conferida uma extremidade circular ao cilindro oval 3, a amplitude do movimento de translação alternativo irá ser diminuída lentamente e 6 ΕΡ 1 345 711/ΡΤ eventualmente terminará a uma distância constante do eixo 5 mencionado acima. Ao mover adicionalmente ambas as posições extremas do rolo de conformação 6 da direita (no desenho) em direcção ao eixo 5, tal como mostrado na fig. 2c, enquanto que por outro lado se move as posições de extremo do rolo de conformação 6' da esquerda para longe deste eixo, a parte deformada do cilindro 3 irá ficar posicionada num ângulo em relação à parte não deformada. Dependendo, entre outras coisas, das propriedades do material, da espessura da parede, da magnitude da deformação e da redução de diâmetro, a operação terá de ser realizada em mais ou menos etapas ou passos. A fig. 3 mostra a deformação da extremidade de um cilindro de metal oco de secção quadrada, de uma maneira que a dita forma seccional se combine gradualmente numa secção circular tendo um diâmetro mais pequeno (consideravelmente). Do mesmo modo neste caso os rolos de conformação 6, 6' movem-se entre duas posições de extremo correspondentes a, respectivamente, uma metade de uma nervura do dito quadrado e uma metade de uma diagonal do dito quadrado, que são indicadas em RI e R2, respectivamente. Durante uma primeira passagem dos rolos de conformação 6, 6' ao longo da peça de trabalho 3, os ditos valores são reduzidos um número de percentagem e, em adição, é imposta uma forma seccional na qual os cantos já são ligeiramente arredondados. Eventualmente, a forma como é mostrada nas figs. 3a - 3c é obtida ao repetir este movimento e impondo um diâmetro que diminui em direcção à extremidade e uma forma seccional cada vez mais redonda.

Em contraste com os métodos e máquina de conformação da arte anterior, é possível com o método e máquina de conformação de acordo com o presente invento colocar um inserto dentro da peça de trabalho oca, neste caso um cilindro circular de metal 3, tal como é mostrado na fig. 4, e mantê-lo numa posição desejada em relação a este cilindro circular 3. Para este fim, a máquina de conformação 1 está provida de uma bucha 14, que está montada de maneira a rodar em torno do eixo 5 num alojamento 15 que pode ser movido para a frente e para trás por meio de uma corrediça (não mostrada) sobre dois carris de guia 16 que estão em linha com o eixo 5. 7 ΕΡ 1 345 711/ΡΤ A bucha 14 pode ser rodada em torno do eixo imaginário 5, por exemplo por meio de um motor eléctrico (não mostrado) ou por acoplamento da bucha 14 mecanicamente com a bucha 2 ou o seu mecanismo de accionamento. A bucha 14 está provida de uma peça de prender excêntrica 17, sobre a qual o inserto pode ser preso. Para este fim, a peça de prender pode ser por exemplo provida, de uma maneira que é conhecida per se, de um elemento anelar expansível.

No exemplo ilustrado, o inserto consiste num alojamento interno 18 para uma unidade de conversor catalítico 21, cujo alojamento interno já foi deformado ao utilizar um método de acordo com o presente invento e que inclui um chamado substrato ou tijolo catalítico e um invólucro de isolamento 20 associado. As extremidades do alojamento interno 18 são de forma cónica, cujo cone se prolonga num ângulo com o eixo central do alojamento interno 18, que coincide com o eixo 5. O alojamento interno 18 e o cilindro circular 3 também podem ter uma forma seccional como mostrado nas figs. 2a - 2c em vez de uma forma seccional cilíndrica circular.

Durante a operação de conformação, os rolos de conformação 6, 6' seguem cinco trajectos, por exemplo, de uma maneira que pode ser comparada à que é mostrada nas figs. 2a - 2c, deformando deste modo a extremidade do cilindro 3 num cone que se prolonga em grande parte paralelo à extremidade esquerda do alojamento interno 18. As partes mais externas das ditas extremidades encostam uma na outra tão perto que o alojamento interno 18 é preso no cilindro 3. A seguir a isso, o cilindro 3 e o alojamento interno 18 que está preso no mesmo podem ser virados ao contrário e ser fixos na bucha 2 novamente, de maneira a que a outra extremidade possa ser trabalhada. Assim, é obtido o conversor catalítico 21 que é mostrado na fig. 5, o qual permite um bom isolamento do substrato ou tijolo catalítico 19. Podem ser introduzidas outras partes, tais como um inerte de isolamento 22 entre a parede externa do alojamento interno 18 e a parede interna do cilindro 3. Também é possível utilizar um inserto que não permaneça por trás na peça de trabalho, mas que só esteja presente na peça de trabalho durante a operação de conformação para suportar ou para trabalhar a parede interna da peça de trabalho. 8 ΕΡ 1 345 711/ΡΤ A partir do antecedente será entendido que este método e máquina de conformação de acordo com o presente invento criam novas possibilidades e permitem o fabrico de produtos compósitos tendo formas complexas. Em principio é possível utilizar equipamento existente para este fim. A fig. 6 mostra uma segunda máquina de conformação de acordo com o presente invento, na qual três rolos de conformação 6, 6', 6'' estão dispostos numa armação 23 de uma tal maneira que os pontos de contacto dos ditos rolos de conformação 6, 6', 6'' estão distribuídos de um modo equidistante sobre a circunferência da peça de trabalho 3, que neste caso consiste num cilindro de metal de secção triangular com cantos arredondados. Ao levar os rolos de conformação 6, 6', 6' ' a realizarem translação de um modo alternativo a uma frequência que corresponde a três vezes a frequência da rotação da peça de trabalho 3, em combinação com movimento alternativo na direcção radial entre posições extremas que correspondem a metade do diâmetro mais largo e metade do diâmetro mais pequeno da peça de trabalho, é possível seguir e deformar a superfície externa do cilindro 3. Movendo a armação 23 e a peça de trabalho 3 em relação uma à outra na direcção X paralela ao eixo 5 torna possível seguir um número de trajectos, criando deste modo a forma seccional final mais estreita e circular na extremidade da peça de trabalho 3.

As máquinas de conformação descritas acima compreendem todas uma unidade de controlo. Uma tal unidade de controlo está, por exemplo, disposta para controlar os meios para movimento nas direcções X e Y e na direcção radial dos rolos em conformidade com um programa de controlo que é armazenado numa memória, de uma tal maneira que os rolos de conformação sigam um ou mais trajectos desejados em relação à peça de trabalho de maneira a deformar a peça de trabalho no produto desejado ou produto intermédio. 0 invento não está restringido às concretizações descritas acima, que podem ser variadas de várias maneiras sem afastamento do âmbito do invento como definido nas reivindicações.

Lisboa,

Claims (11)

1. ΕΡ 1 345 711/ΡΤ 1/3 REIVINDICAÇÕES 1. Método para deformar uma peça de trabalho oca (3) tendo pelo menos uma extremidade aberta, em que a peça de trabalho (3) é presa num dispositivo de prender (2), pelo menos uma ferramenta de conformação (6, 6') é colocada em contacto com uma parede da peça de trabalho (3), a peça de trabalho e a dita ferramenta de conformação são rodadas em relação uma à outra em torno de um eixo e a peça de trabalho (3) é deformada por meio da ferramenta de conformação (6, 6'), caracterizado por a ferramenta (6, 6') poder ser movida para trás e para a frente em relação do eixo (5) durante pelo menos parte da operação de deformação, a uma frequência que é substancialmente igual à ou um múltiplo da frequência da rotação da parte deformada, ou da parte a ser deformada, da peça de trabalho (3) em torno do eixo mencionado acima (5).
2. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, em que a peça de trabalho (3) é rodada enquanto a ferramenta (6, 6') é accionada substancialmente de uma maneira em translação, durante o qual a ferramenta permanece substancialmente estacionária no sentido de rotação.
3. 3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que a ferramenta (6, 6') se mova para trás e para a frente numa direcção que intersecta o eixo (5) pelo menos substancialmente.
4. 4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que a peça de trabalho (3) é deformada de uma tal maneira que o eixo central da parte deformada da peça de trabalho (3) se prolonga num ângulo ou está posicionada de um modo excêntrico em relação à parte não deformada.
5. 5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que o número de ferramentas (6, 6', 6'') corresponde ao dito múltiplo e em que os pontos de contacto dos ditos rolos de conformação (6, 6', 6'') estão de preferência distribuídos de um modo equidistante sobre a circunferência da peça de trabalho (3). ΕΡ 1 345 711/ΡΤ 2/3
6. 6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que é colocado um inserto (18) na extremidade aberta da peça de trabalho (3) antes ou durante a operação.
7. 7. Método de acordo com a reivindicação 6, em que a peça de trabalho (3) é deformada de uma tal maneira que o inserto (18) é fixo e/ou preso na mesma.
8. 8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que o eixo (5) em torno do qual a peça de trabalho (3) e as ferramentas (6, 6') são rodadas em relação uma à outra coincide com o eixo central da parte não deformada da peça de trabalho (3).
9. 9. Máquina de conformação (1) que compreende pelo menos um dispositivo de prender (2) que pode ser rodado para prender uma peça de trabalho oca (3) que tem pelo menos uma extremidade aberta que é para ser deformada, uma primeira ferramenta de conformação (6, 6') que durante o trabalho da peça de trabalho pode ser colocada em contacto com a superfície exterior da peça de trabalho (3) e por meio da qual a peça de trabalho (3) pode ser deformada, meios (8-12) para mover a peça de trabalho (3) e a dita ferramenta de conformação (6, 6') em relação uma à outra, de uma tal maneira que a ferramenta de conformação (6, 6') possa seguir um ou mais trajectos desejados para trabalhar a peça de trabalho (3), e uma unidade de controlo para os ditos meios, caracterizada por a unidade de controlo estar disposta para mover a ferramenta de conformação (6, 6') para trás e para a frente em relação ao eixo (5) durante pelo menos parte da operação de deformação, a uma frequência que é substancialmente iqual à ou um múltiplo da frequência da rotação da parte deformada, ou da parte a ser deformada, da peça de trabalho (3) em torno do eixo mencionado acima (5).
10. 10. Máquina de conformação (1) de acordo com a reivindicação 9, em que o número de ferramentas de conformação (6, 6', 6'') corresponde ao dito múltiplo.
11. 11. Máquina de conformação (1) de acordo com a reivindicação 9 ou 10, em que está disposto um suporte que pode rodar para um inserto (18) a ser colocado na extremidade ΕΡ 1 345 711/PT 3/3 aberta da peça de trabalho em oposição ao dispositivo de prender (2). Lisboa,